Усан тээрэм: нээлтийн үнэ цэнэ, хамрах хүрээ, төхөөрөмж, үйл ажиллагааны зарчим

2024 Зохиолч: Henry Conors | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-02-12 10:51

Усан тээрэм зохион бүтээсэн нь технологийн түүх, хөгжилд маш чухал ач холбогдолтой байсан. Эхний ийм байгууламжийг эртний Ромд ус халихад ашигладаг байсан бол дараа нь гурил олж авах болон бусад үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглаж эхэлсэн.

Шинэ бүтээлийн түүх

Усан хүрдийг эрт дээр үед хүмүүс зохион бүтээсэн бөгөөд үүний ачаар хүн найдвартай, энгийн хөдөлгүүртэй болсон бөгөөд түүний хэрэглээ жил бүр өргөжиж байна. МЭӨ 1-р зуунд Ромын эрдэмтэн Витрувий "Архитектурын 10 ном" хэмээх өгүүлэлдээ ийм бүтцийг дүрсэлсэн байдаг. Түүний үйлдэл нь усны урсгалын ирэн дээрх нөлөөллөөс дугуйг эргүүлэхэд үндэслэсэн байв. Мөн энэ нээлтийн анхны практик хэрэглээ нь үр тариа нунтаглах боломж байв.

Тээрмийн түүх нь эртний хүмүүсийн гурил авахдаа хэрэглэж байсан анхны тээрмийн чулуунаас эхэлдэг. Ийм төхөөрөмжүүд нь эхлээд гарын авлага байсан бөгөөд дараа нь гурилын хүрдийг эргүүлдэг боол эсвэл амьтдын биеийн хүчийг ашиглаж эхэлсэн.

Усан тээрмийн түүх нь голын урсацын хүчээр жолооддог дугуйны загварыг ашигласанаар эхэлсэн.үр тариаг гурил болгон нунтаглах үйл явц бөгөөд үүний үндэс нь анхны хөдөлгүүрийг бий болгох явдал байв. Эртний машинууд нь chadufons хэмээх усалгааны төхөөрөмжөөс үүссэн бөгөөд энэ нь голын ус өргөхөд газар, тариалангийн талбайг услахад ашигладаг байв. Ийм төхөөрөмжүүд нь обуд дээр суурилуулсан хэд хэдэн утгуураас бүрддэг: эргүүлэх үед тэдгээрийг усанд дүрж, шүүрэн авч, дээш өргөсний дараа түүнийг хөмрүүлсэн.

Эртний салхин тээрэмүүдийн зохион байгуулалт

Цаг хугацаа өнгөрөх тусам хүмүүс усан тээрэм барьж, усны хүчийг ашиглан гурил үйлдвэрлэх болсон. Түүгээр ч зогсохгүй тэгш газар, голын урсац багатай үед даралтыг нэмэгдүүлэхийн тулд далан барьж, улмаар усны түвшинг нэмэгдүүлэв. Хөдөлгөөнийг тээрмийн төхөөрөмж рүү дамжуулахын тулд араатай мотор зохион бүтээсэн бөгөөд тэдгээр нь обудтай шүргэлцсэн хоёр дугуйгаар хийгдсэн байдаг.

Эртний зохион бүтээгчид эргэлтийн тэнхлэгүүд нь параллель байдаг өөр өөр диаметртэй дугуйн системийг ашигласнаар хүмүүсийн сайн сайхны төлөө чиглүүлэх хөдөлгөөнийг шилжүүлж, хувиргаж чадсан. Түүгээр ч барахгүй том дугуй нь диаметр нь хоёр дахь жижиг дугуйнаас илүү олон удаа эргэлт хийх ёстой. Анхны дугуй арааны системийг 2 мянган жилийн өмнөөс ашиглаж эхэлсэн. Тэр цагаас хойш зохион бүтээгчид болон механикчид зөвхөн 2 төдийгүй илүү олон дугуй ашиглан олон төрлийн араа гаргаж чадсан.

Эртний үеийн усан тээрмийн төхөөрөмжийг дүрсэлсэнVitruvius, 3 үндсэн хэсгийг агуулсан:

1. Усаар эргэдэг иртэй босоо дугуйнаас бүрдэх хөдөлгүүр.
2. Дамжуулах механизм нь хоёр дахь босоо шүдтэй дугуй (дамжуулалт) бөгөөд бүлүүр гэж нэрлэгддэг гурав дахь хэвтээ дугуйг эргүүлдэг.
3. Хоёр тээрмийн чулуунаас бүрдэх идэвхжүүлэх механизм: дээд хэсэг нь араагаар хөдөлж, босоо тэнхлэгт суурилуулсан. Гурилын үр тариаг тээрмийн дээд талын чулуун дээр байрлах хувин юүлүүрт хийнэ.

Усны дугуйг усны урсацтай харьцуулахад хэд хэдэн байрлалд суурилуулсан: урсгалын дагуу - урсгалын хурд ихтэй гол мөрөн дээр. Хамгийн түгээмэл нь доод ирээр усанд живсэн чөлөөт урсгал дээр суурилуулсан "өлгөөтэй" байгууламжууд байв. Дараа нь тэд дунд болон дээд зэргийн цоолбортой усны дугуйг ашиглаж эхэлсэн.

Боломжит хамгийн их үр ашгийг (үр ашиг=75%) нь Днепр, Кура, Днепр, Кура зэрэг томоохон голууд дээр урсдаг "каноэ" хөвөгч тээрэм барихад өргөн хэрэглэгддэг дээврийн болон задгай төрлийн ажлаар өгсөн. гэх мэт

Усан тээрэм нээгдсэний ач холбогдол нь анхны эртний механизмыг зохион бүтээсэн бөгөөд хожим үүнийг аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд ашиглах боломжтой болсон нь технологийн хөгжлийн түүхэнд чухал үе шат болсон юм.

Дундад зууны үеийн гидравлик байгууламж

Түүхэн мэдээллээр Европ дахь анхны усан тээрэмүүд Германд Карлын хаанчлалын үед (МЭ 340) гарч ирсэн баРомчуудаас зээлж авсан. Үүний зэрэгцээ ийм механизмыг 11-р зууны эцэс гэхэд Францын гол мөрөн дээр барьсан. аль хэдийн 20 мянга орчим тээрэм байсан. Үүний зэрэгцээ тэдний тоо Англид аль хэдийн 5.5 мянга гаруй байсан.

Дундад зууны үед усан тээрэм нь Европ даяар өргөн тархсан байсан бөгөөд тэдгээрийг хөдөө аж ахуйн бүтээгдэхүүн боловсруулах (гурилын тээрэм, тосны тээрэм, тээрэм), уурхайгаас ус өргөх, металлургийн үйлдвэрлэлд ашигладаг байв. 16-р зууны эцэс гэхэд Тэдний 300 мянга нь аль хэдийн байсан бөгөөд 18-р зуунд. - 500 мянга. Үүний зэрэгцээ тэдгээрийн техникийн сайжруулалт, эрчим хүчний өсөлт (600-аас 2220 морины хүчтэй) болсон.

Алдарт зураач, зохион бүтээгч Леонардо да Винчи өөрийн тэмдэглэлдээ мөн дугуйны тусламжтайгаар усны энерги, хүчийг ашиглах шинэ аргуудыг бодож олохыг оролдсон. Тэрээр жишээлбэл, дугуйнд нийлүүлсэн усны урсгалаар хөдөлдөг босоо хөрөөний загварыг санал болгосон, өөрөөр хэлбэл процесс автоматжсан. Леонардо мөн усан оргилуур, намаг шавхах арга гэх мэт гидравлик байгууламжийг ашиглах хэд хэдэн хувилбарын зураг зурсан.

Усан цахилгаан станцын тод жишээ бол Версаль, Трианон, Марли (Франц) дахь ордонуудын усан оргилуур, усан хангамжийн механизм байсан бөгөөд голын эрэг дээр тусгайлан далан босгожээ. Сена. Усан сангаас 12 м хэмжээтэй ёроолыг цоолж буй 14 дугуйнд даралтын дор усыг нийлүүлж, 221 насосны тусламжтайгаар 162 м өндөрт ус дамжуулах суваг руу өргөж, ордон, усан оргилуур руу урсдаг. Өдөрт нийлүүлдэг усны хэмжээ 5 мянган м3^3.

Усан тээрэм хэрхэн ажилладаг вэ

Иймэрхүү тээрмийн загвар олон зууны турш өөрчлөгдөөгүй. Барилга угсралтын гол материал нь мод байсан бөгөөд үүнээс амбаар барьж, дугуй, босоо ам хийсэн. Металлыг зөвхөн зарим хэсэгт ашигласан: тэнхлэг, бэхэлгээ, хаалт. Хааяа амбаарыг чулуугаар барьдаг байсан.

Усны эрчим хүчийг ашигласан тээрмийн төрөл:

1. Бөөрөнхий - хурдан урсдаг уулын гол дээр баригдсан. Загварын хувьд тэдгээр нь орчин үеийн турбинуудтай төстэй: ирийг босоо дугуй дээр суурьтай өнцгөөр хийсэн бөгөөд усны урсгал унах үед эргэлт үүсч, тээрмийн чулуу хөдөлдөг.
2. "Усны" дугуй өөрөө эргэдэг дугуй. Доод болон дээд тулаантай хоёр төрлийг барьсан.

Далангаас тээрэм рүү ус ирж, дараа нь гангийн дагуу шуудуутай дугуй руу чиглүүлж, түүний жин дор эргэлддэг. Доод тулааныг ашиглахдаа усны урсгалд дүрэх үед хөдөлгөөнд оруулдаг ир бүхий загварыг ашигладаг. Ажлын үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд голын зөвхөн нэг хэсгийг хаадаг далан ашигладаг байсан.

Доорх зурагт ердийн модон усан тээрмийн төхөөрөмжийг харуулав: эргэлтийн хөдөлгөөн нь доод хөтөч (дугуй) [6] -аас ирдэг, дээд талд нь хувин (бункер) [1] үр тариа, ганга [2], тээрмийн чулуу руу тэжээх [3]. Үүссэн гурил нь тавиур [4] руу унаж, дараа нь цээж эсвэл уутанд [5] асгав.

Үр тарианы нийлүүлэлтийн тохируулга нь нунтаглах гурилын нарийн чанарт нөлөөлсөн нүхтэй тусгай хайрцгаар хийгдсэн. Хүлээн авсны дараа цээжний дээд талд суурилуулсан тусгай шигшүүрээр шүүрэх шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь жижиг механизм ашиглан хэлбэлздэг.

Зарим усан тээрэмийг зөвхөн үр тариа нунтаглахаас гадна үр тариа хийдэг шар будаа, Сагаган эсвэл овъёосыг хальслахад ашигладаг байв. Ийм машинуудыг крупер гэж нэрлэдэг байв. Аж ахуйн нэгжийн эзэд тээрмийн байгууламжийг чирэх, гар аргаар хийсэн даавууг эсгий, ноос самнах зэрэгт ашигладаг байсан.

Орос дахь барилгын тээрэм

Оросын эртний түүх сударт усны хүрд, тээрмийн тухай дурдсан нь 9-р зуунаас гардаг. Эхэндээ тэдгээрийг зөвхөн үр тариа нунтаглахад ашигладаг байсан тул "гурил", "талх" гэж хочилдог байв. 1375 онд хунтайж Подольский Корпатович Доминиканы хийдэд дүрмийн дагуу үр тарианы үйлдвэр барих эрхийг олгожээ. Мөн 1389 онд ийм барилгыг хунтайж Дмитрий Донскойгийн эхнэрт гэрээслэлээр үлдээжээ.

Великий Новгород хотод тээрэм барьсан тухай дурьдсан хусны холтосоор хийсэн баримт бичиг нь 14-р зуунаас эхтэй. 16-р зууны Псковын түүхүүд. Волхов гол дээр ийм байгууламж барихад нутгийн нийт хүн ам оролцсон тухай ярина. Голын зарим хэсгийг хаасан далан барьсан ч хүчтэй үерийн улмаас нурсан.

Оросын тэгш газар дээр усан тээрэмүүдийг дүүргэгч дугуйгаар барьсан. 14-15 зууны үед. дотор нь эргэлдсэн төхөөрөмжүүд гарч эхэлсэндугуйг босоо тэнхлэгт хэвтээ байдлаар байрлуулсан.

Эдгээр загваруудыг ямар ч зураг, схемгүйгээр өөрөө сургасан мастерууд бүтээжээ. Түүгээр ч барахгүй тэд аль хэдийн босгосон байгууламжуудыг хуулбарлаад зогсохгүй төхөөрөмждөө өөрсдийн шинэлэг зүйлийг нэмж оруулав. Их Петрийн үед ч Европын орнуудаас Орост энэ чиглэлээр ур чадвар, мэдлэгээ харуулсан мастерууд ирж эхэлсэн.

Уралд 12 том үйлдвэр барьсан Петрийн хамтрагчдын нэг, алдарт инженер Уильям Генин усан цахилгаан станцаас тэдний ажиллагааг хангаж чадсан юм. Улмаар усны энергийг Орос даяар уул уурхай, металл боловсруулах үйлдвэр барихад мэргэжилтнүүд өргөнөөр ашиглаж эхэлсэн.

18-р зууны эхэн үед нийт нутаг дэвсгэрт 3 мянга орчим үйлдвэр ажиллаж, үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанд гидравлик суурилуулалтыг ашигладаг байв. Эдгээр нь төмөрлөг, хөрөө тээрэм, цаас, сүлжмэл болон бусад аж ахуйн нэгжүүд байв.

Уул уурхай, хайлуулах үйлдвэрийг эрчим хүчээр хангах хамгийн алдартай, өвөрмөц цогцолборыг 1787 онд инженер К. Д. Фролов Змеиногорскийн уурхайд барьж байгуулсан нь дэлхийд байхгүй. Үүнд далан, ус хүлээн авах байгууламжууд багтсан бөгөөд тэндээс ус нь газар доорхи нүхээр дамжин задгай суваг (535 м урт) руу хөрөө тээрэм эргэдэг тээрэм рүү ордог. Цаашилбал, ус дараагийн газар доорх сувгаар урсдаг бөгөөд уурхайгаас хүдэр өргөх машины гидро дугуй руу, дараа нь гурав, дөрөв дэх хэсэгт урсдаг. Төгсгөлд нь 1 км-ээс дээш урттай голын ёроолоор урсаж, далан доогуур гол руу урсан, нийт зам нь 2 км гаруй,хамгийн том дугуйны диаметр нь 17 м. Бүх байгууламжийг орон нутгийн материалаар барьсан: шавар, мод, чулуу, төмөр. Цогцолбор 100 гаруй жил амжилттай ажиллаж байгаа ч өнөөдрийг хүртэл зөвхөн Змейиногорскийн уурхайн далан хадгалагдан үлджээ.

Гидравликийн чиглэлээр хийсэн судалгааг мөн нэрт эрдэмтэн М. В. Ломоносов хийсэн бөгөөд гурван дугуйтай гидравлик суурилуулалтыг ажиллуулахад түшиглэн өнгөт шилэн үйлдвэр байгуулахад өөрийн шинжлэх ухааны санаа бодлыг ажил хэрэг болгожээ.. Оросын дахин хоёр академич болох Д. Бернулли, Л. Эйлер нарын бүтээлүүд гидродинамик ба гидротехникийн хуулиудыг ашиглахад дэлхийн ач холбогдолтой болж, эдгээр шинжлэх ухааны онолын үндсийг тавьсан юм.

Дорно дахины усны эрчим хүчийг ашиглах нь

Хятадад усан дугуйг ашиглах талаар анх 1637 онд Сун Иншин номонд дэлгэрэнгүй тайлбарласан байдаг. Үүнд тэдгээрийг металлургийн үйлдвэрлэлд хэрхэн ашиглах талаар дэлгэрэнгүй бичсэн байдаг. Хятад байгууламжууд нь ихэвчлэн хэвтээ байсан ч гурил, металл үйлдвэрлэх хүчин чадал нь хангалттай өндөр байв.

Усны эрчим хүчийг анх 30-аад оноос ашиглаж эхэлсэн. n. д., Хятадын албан тушаалтан усан дугуй дээр суурилсан поршений механизм зохион бүтээсний дараа.

Эртний Хятадад хэдэн зуун тээрэм баригдсан бөгөөд гол мөрний дагуу байрладаг боловч 10-р зуунд. Засгийн газар голын усан замын хөдөлгөөнд саад учруулсан тул тэднийг хориглож эхлэв. Тээрмийн барилгын ажил хөрш зэргэлдээ орнууд болох Япон, Энэтхэг, Төвдөд аажмаар өргөжсөн.

Лалын орнуудад усны дугуй

УлсуудХүмүүс Исламын шашин шүтдэг Дорнод нь ихэвчлэн маш халуун уур амьсгалтай газар нутаг юм. Эрт дээр үеэс тогтмол усан хангамж маш чухал байсан. Хотуудыг усаар хангахын тулд усан суваг барьж, голын уснаас ус татах тээрэм барьж, "нориас" гэж нэрлэдэг байв.

Түүхчдийн үзэж байгаагаар 5 мянган жилийн тэртээ Сири болон бусад улс оронд анхны ийм барилгууд баригдсан байна. Тус улсын хамгийн гүнд тооцогддог Оронтес гол дээр цахилгаан шат барих ажил өргөн тархсан усан тээрмийн асар том дугуй хэлбэртэй байсан бөгөөд тэдгээр нь олон тооны иртэй усыг шүүж, усан суваг руу нийлүүлдэг байв.

Ийм бүтцийн тод жишээ бол бидний цаг үе хүртэл хадгалагдан үлдсэн Хама хотын цахилгаан шатууд бөгөөд барилгын ажил нь 13-р зуунаас эхэлдэг. Тэд өнөөг хүртэл хотынхоо чимэг, үзмэр болж ажилласаар байна.

Усны эрчим хүчийг төрөл бүрийн үйлдвэрүүдэд ашиглах

Усан тээрмийн хамрах хүрээ нь гурил авахаас гадна дараах төрлийн үйлдвэрүүдийг хамарсан:

• тариалангийн талбайг нөхөн сэргээх, усаар хангах;
• мод боловсруулахдаа усны хүчийг ашигладаг хөрөө тээрэм;
• металлурги ба металл боловсруулах;
• уул уурхайд чулуу болон бусад чулуулгийг боловсруулах;
• нэхмэлийн болон ноосон эдлэлийн үйлдвэрүүдэд;
• уурхайгаас ус өргөх гэх мэт

Хэрэглээний хамгийн эртний жишээнүүдийн нэгусны эрчим хүч - Хиераполис (Турк) дахь хөрөө тээрэм, түүний механизмыг малтлагын үеэр олж илрүүлсэн бөгөөд 6-р зуунд хамаарах болно. n. д.

Европын зарим оронд археологичид Эртний Ромын үеийн хуучин тээрмийн үлдэгдлийг олсон бөгөөд тэдгээр нь уурхайд олборлосон алт агуулсан кварцыг бутлахад ашиглаж байжээ.

Усны хүчийг ашигласан хамгийн том цогцолбор нь түүхэн мэдээллээр 1-р зуунд баригдсан. Францын өмнөд хэсэгт Барбегал нэрээр 16 гурилын үйлдвэрийг эрчим хүчээр хангадаг 16 усан дугуйтай байсан бөгөөд ингэснээр ойролцоох Alert хотыг талхаар хангадаг. Энд өдөр бүр 4,5 тонн гурил үйлдвэрлэдэг байсан.

Жаникулум толгод дээрх үүнтэй төстэй тээрмийн цогцолбор 3-р зуунд нийлүүлсэн. Эзэн хаан Аурелианы үнэлж байсан Ром хот.

Усны байгууламжийг өөрийн гараар бүтээх

Усан хүрд зэрэг архитектурын элемент нь усан сан, каскад эсвэл усан оргилуурын хамт алдартай болсон. Мэдээжийн хэрэг, ийм бүтэц нь практик функцээс илүү гоёл чимэглэлийн функцийг гүйцэтгэдэг. Модон эд ангитай ажиллах чадвартай эзэн бүр өөрийн гараар усан тээрэм барьж болно.

Талбайн талбайгаас хамааран 1.5 м-ээс багагүй, гэхдээ 10 м-ээс ихгүй дугуйны хэмжээг сонгохыг зөвлөж байна. Тээрмийн байшинг мөн ирээдүйн зориулалтын дагуу сонгосон: бараа материал хадгалах барилга, хүүхдийн тоглоомын талбай, нутаг дэвсгэрийг тохижуулах.

Эд анги үйлдвэрлэл:

• усан дугуйны үндэс болгон та унадаг дугуй эсвэл ир нь бэхлэгдсэн унасан модыг авч болно; төвдЭнэ нь эргэн тойронд нь эргэдэг хоолойтой байх ёстой;
• бэлэн бүтээгдэхүүнийг царс мод, металл булан, тоосгоор хийсэн 2 тулгуур дээр холхивч дээр суурилуулсан;
• дугуйны дээд хэсэгт ус ир рүү урсдаг суваг таарах ёстой; Энэ нь насостой хоолойноос авчирдаг, эсвэл борооны дараа ирдэг;
• Үйлчилгээний хугацааг нэмэгдүүлэхийн тулд бүх эд ангиудыг боловсруулахыг зөвлөж байна: модон - лакаар бүрсэн, металл - зэврэлтээс хамгаалсан;
• ус зайлуулах, орны чиглэлд эсвэл өөр саванд суваг тавих;
• сүүлийн шатанд барилгыг гоёл чимэглэлийн элементүүдээр чимэглэсэн.

Хөдөө орон нутагт гоёл чимэглэлийн усан тээрэм байгуулах нь ландшафтыг гоо зүйн хувьд гайхалтай нэмэх болно.

Алдарт түүхэн салхин тээрэм

Ашиглаж байгаа хамгийн том усан тээрэм "Леди Изабелла" нь Ирландын тэнгис дэх Мэн арлын Лекси тосгоны ойролцоо байрладаг. Энэхүү байгууламжийг 1854 онд өөрийгөө сургасан инженер Роберт Кэсемент орон нутгийн амбан захирагчийн эхнэрийн хүндэтгэлд зориулан босгосон бөгөөд барилгын зорилго нь байгалийн баялаг (цайры, хар тугалга гэх мэт) олборлох зорилгоор орон нутгийн уурхайгаас гүний усыг шахах явдал байв..).

Сувагуудыг тусгайлан хийж, уулын голын ус гүүрээр дамжин өнгөрч, 22 м-ийн диаметртэй дугуйг эргүүлэхэд тэжээгддэг байсан бөгөөд энэ нь дэлхийн хамгийн томд тооцогддог хэвээр байгаа бөгөөд үүний ачаар олон жуулчид аль хэдийн амжилтанд хүрсэнжил.

Францын анхны үзэсгэлэнт газруудын нэг бол Вернон (Франц) хотын ойролцоо байрладаг хуучин усан тээрэм юм. Түүний өвөрмөц чанар нь нэгэн цагт Сена мөрний эргийг холбосон хуучин чулуун гүүрний 2 багана дээр тулгуурладагт оршдог. Түүний баригдсан он сар өдөр нь тодорхойгүй байгаа ч зарим эх сурвалжийн мэдээлснээр Ричард Арслан зүрхийг эсэргүүцэж байх үед баригдсан бөгөөд стратегийн ач холбогдолтой байжээ. 1883 онд алдарт зураач Клод Моне түүнийг нэгэн зураг дээрээ мөнхөлжээ.

Усан тээрэм бий болсон нь технологийн хөгжлийн түүхэн дэх чухал алхам бөгөөд учир нь энэ нь хөдөө аж ахуйн болон бусад бүтээгдэхүүн боловсруулахад янз бүрийн зориулалтаар ашиглаж болох анхны загвар гэж тооцогддог бөгөөд энэ нь машин үйлдвэрлэх анхны алхам болсон юм. дэлхийн хэмжээнд үйлдвэрлэл.